(57)【要約】【課題】インサート材を被覆する被覆材の弱点となる位置決め部２２をなくすことにより、ベルトの走行時に高いトルクがかかったり、プーリへの進入時における衝撃を受けたりしたとしても、ブロックの被覆材が破壊されることを防止することができ、寿命の長いベルトを提供する。【解決手段】センターベルト３ａ、３ｂに上ビーム８と下ビーム９をピラー１０によって連結しておりこの上下ビーム８、９とピラー１０によって囲まれたセンターベルト３ａ、３ｂを挿入する溝１１、１２を有するブロック２とからなり、ブロック２はインサート材２０に被覆材２１を射出成形したものからなる高負荷伝動ベルト１において、インサート材２０には上下ビーム８、９のいずれか一方のみにインサート材２０が露出するブロック成形時の位置決め部２２を有する。【選択図】図３
2005147378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エラストマー中に芯線を埋設したセンターベルトと、上ビームと下ビームをピラーによって連結しており上下ビームとピラーによって囲まれたセンターベルトを挿入する溝を有するブロックとからなり、ブロックはインサート材に被覆材を射出成形したものからなる高負荷伝動ベルトにおいて、インサート材には上下ビームのいずれか一方のみにインサート材が露出するブロック成形時の位置決め部を有することを特徴とする高負荷伝動ベルト。
【請求項２】
下ビームのみにインサート材が露出するブロック成形時の位置決め部を有する請求項１記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項３】
インサート材に空所を設けて被覆材を該空所に入り込ませた請求項１〜２記載の高負荷伝動ベルト。
【請求項４】
インサート材を金型内に配置して被覆材を射出成形してインサート材を被覆することによって成形するブロックであり、上ビームと下ビームをピラーによって連結した形状をなす高負荷伝動ベルト用ブロックの製造方法において、インサート材の上ビームか下ビームのいずれか一方の少なくとも一部のみを金型への位置決め部として金型に接触させて配置し、他方のビームは金型に接触させることなく、該他方のビーム側に溶融樹脂を射出するゲートを配置して、位置決め部を有するビーム側へ向かって溶融樹脂を射出することによってインサート材を金型に固定しつつブロックを成形することを特徴とする高負荷伝動ベルト用ブロックの製造方法。
【請求項５】
インサート材の下ビームのみを金型に接触させて配置し、上ビームは金型に接触させることなく、上ビーム側に溶融樹脂を射出するゲートを配置して、位置決め部を有する下ビーム方向へ溶融樹脂を射出することによってインサート材を金型に固定しつつブロックを成形する請求項４記載の高負荷伝動ベルト用ブロックの製造方法。
【請求項６】
インサート材に空所を設けて被覆材を該空所に入り込ませた請求項４〜５記載の高負荷伝動ベルト用ブロックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、張力帯の長手方向に沿って所定ピッチでブロックを固定した高負荷伝動ベルトに関し、該高負荷伝動ベルトのブロックの破損を防止し、そのことによってベルトの寿命を延ばすことができる高負荷伝動ベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
ベルト式無段変速装置に使用するベルトは、プーリのＶ溝幅を変えることによってプーリに巻きかかる有効径を変化させ変速比を調節する様な変速プーリに巻き掛けて使用するものであり、プーリからの側圧が大きくなるのでベルトは大きな側圧に耐えるものでなくてはならない。また、無段変速の用途以外にも通常のゴムベルトでは寿命が短くなりすぎるような高負荷伝動の用途には特別に高負荷に耐えうるようなベルトを用いる必要がある。
【０００３】
そのようなベルトとして使用されるものの中に、センターベルトにブロックを固定してベルト幅方向の強度を高めた引張伝動式の高負荷伝動ベルトがあり、具体的な構成としては、心線をゴムなどのエラストマー中に埋設したセンターベルトにボルトやリベットなどの止着材を用いてセンターベルトに使用しているエラストマーよりも比較的硬質のエラストマーからなるブロックを止着固定したものがある。
【０００４】
このような引張伝動式の高負荷伝動ベルトに用いるブロックの要求品質としては、上記のように摩擦伝動において高負荷の伝動を目的としているために、曲げ疲労性、耐摩耗性、耐熱性、剛性、耐衝撃性等の性質をバランス良く保有する必要がある。さらにプーリを摩耗させないようにすることも大切な要素である。
【０００５】
これらの要求を満たす高負荷伝動ベルトとして、例えば、特許文献１に開示されているようなものがある。このベルトは、ブロックとプーリの接触する部分が、フェノール系樹脂成分にゴム成分が添加された樹脂成形材料によって、金属等によって形成されているインサート材を被覆した２重構造のブロックを用いたものである。
【０００６】
特許文献２には以上のような高負荷伝動ベルトにおけるブロックを射出成形で成形することが開示されている。
【０００７】
特許文献３にはインサート材の少なくとも側面に樹脂を被覆した高負荷伝動ベルト用のブロックであってインサート材に貫通孔もしくは凹部からなる空所が形成されており、インサート材を被覆する樹脂がその空所に充填されたものも含まれることが開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開昭６３−３４３４２号公報
【特許文献２】特開２０００−１０４７９６号公報
【特許文献３】特開平１０−４７４３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
被覆材中に金属などによって形成されているインサート材を埋設したようなブロックを射出成形で成形する場合に、インサート材を金型内にセットしてインサート成形を行うことになる。その際にインサート材の位置決めをするためにどうしても部分的に金型に接触することになる。インサート材の金型に接触した部分は樹脂が完全に被覆されずにインサート材がブロックの表面に露出する。
【００１０】
一方被覆材はその部分に孔があいた状態になるので、強度的には弱点となってしまう。ベルト走行中にブロックには大きなトルクがかかるとともにプーリへの進入時には衝撃も受けることになる。その中で前記の被覆材に存在する弱点である孔の部分から破壊することがあり、ベルトが早期に寿命を迎えることになる。
【００１１】
本発明は以上のような問題を解決し、ブロックの成形時において上下ビームのいずれかにおいて、被覆材の弱点となるインサート材の位置決め部をなくすことによって被覆材の孔が生じないようにし、被覆材が破壊されることがなく寿命の長い高負荷伝動ベルトの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の請求項１では、エラストマー中に芯線を埋設したセンターベルトと、上ビームと下ビームをピラーによって連結しており上下ビームとピラーによって囲まれたセンターベルトを挿入する溝を有するブロックとからなり、ブロックはインサート材に被覆材を射出成形したものからなる高負荷伝動ベルトにおいて、インサート材には上下ビームのいずれか一方のみにインサート材が露出するブロック成形時の位置決め部を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項２では下ビームのみにインサート材が露出するブロック成形時の位置決め部を有する高負荷伝動ベルト。
【００１４】
請求項３ではインサート材に空所を設けて被覆材を該空所に入り込ませた高負荷伝動ベルト。
【００１５】
請求項４ではインサート材を金型内に配置して被覆材を射出成形してインサート材を被覆することによって成形するブロックであり、上ビームと下ビームをピラーによって連結した形状をなす高負荷伝動ベルト用ブロックの製造方法において、インサート材の上ビームか下ビームのいずれか一方の少なくとも一部のみを金型への位置決め部として金型に接触させて配置し、他方のビームは金型に接触させることなく、該他方のビーム側に溶融樹脂を射出するゲートを配置して、位置決め部を有するビーム側へ向かって溶融樹脂を射出することによってインサート材を金型に固定しつつブロックを成形することを特徴とする。
【００１６】
請求項５では下ビームのみを金型に接触させて配置し、上ビームは金型に接触させることなく、上ビーム側に溶融樹脂を射出するゲートを配置して、位置決め部を有する下ビーム方向へ溶融樹脂を射出することによってインサート材を金型に固定しつつブロックを成形する高負荷伝動ベルト用ブロックの製造方法。
【００１７】
請求項６ではインサート材に空所を設けて被覆材を該空所に入り込ませた高負荷伝動ベルト用ブロックの製造方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の高負荷伝動ベルトのように、上下ビームのいずれか一方のみにおいて、インサート材の金型への位置決め部をなくすことによって、インサート材を被覆する被覆材の弱点となる孔が位置決め部をなくしたビームの側で発生しないので、ベルトの走行時に高いトルクがかかったり、プーリへの進入時における衝撃を受けたりしたとしても、ブロックの被覆材が破壊されることを防止することができ、寿命の長いベルトとすることができる。
【００１９】
また、上下ビームの中でも特に大きな力を受けやすく樹脂が損傷しやすい上ビームにおいて、インサート材の位置決め部をなくすことによってより本発明の効果を発揮しやすい。
【００２０】
さらにインサート材に貫通孔あるいは凹部などからなる空所を設けて被覆材をそのなかへ入り込ませた構成を採ることによって、被覆材をより強固にインサート材に固着させることができるのでブロックにおける被覆材の破壊を防止する効果を強化することができる。
【００２１】
また、本発明の高負荷伝動ベルト用ブロックの製造方法を採用することによって、上下ビームのいずれか片方に被覆材が欠落してインサート材が露出し、強度の面で弱点となるインサート材の位置決め部をなくすことができるので、同様にベルトの走行時に高いトルクがかかったり、プーリへの進入時における衝撃を受けたりしたとしても、ブロックの被覆材が破壊されることを防止することができ、寿命の長いベルトとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照しつつ本発明を具体的に説明する。
【００２３】
図１は、本発明に係る高負荷伝動ベルト１の一例を示す要部斜視図であり、図２は同じく要部側面図、図３は同じく断面図である。本発明の高負荷伝動ベルト１は、エラストマー４内に心線５をスパイラル状に埋設してなる同じ幅の二本のセンターベルト３ａ、３ｂと、このセンターベルト３ａ、３ｂに係止固定されている複数のブロック２とから構成されている。このブロック２の両側面６、７は、プーリのＶ溝と係合する傾斜のついた面となっており、駆動されたプーリから動力を受け取って、係止固定されているセンターベルト３ａ、３ｂを引張り、駆動側プーリの動力を従動側プーリに伝動している。
【００２４】
ブロック２は、上ビーム８および下ビーム９と、上下ビーム８、９の中央部同士を連結したピラー１０からなっており、ブロック２の両側面２ａ、２ｂには一対のセンターベルト３ａ、３ｂを嵌めこむ溝１１、１２が形成されている。また、溝１１、１２内の溝上面１３および溝下面１４にはセンターベルト３ａ、３ｂの上面に設けた凹条部１５と下面に設けた凹条部１６に係合する凸条部１７、１８に係合するようになっている。
【００２５】
またブロック２はインサート材２０の表面に被覆材２１が被覆された構成となっており、本発明における特徴は図３に示すように、下ビーム９のみに位置決め部２２を有しており、上ビームにおいてインサート材２０は完全に被覆材２１によって被覆されている。このように下ビーム９は位置決め部のところで被覆材２１に孔があいた状態となってインサート材２０が露出しているのに対して、上ビーム８は被覆材２１には孔があいていない。下ビーム９のように被覆材２１に孔があき途切れた状態になっているとそこが弱点となって、被覆材２１が破損してしまう原因となるが、上ビーム８のように完全に被覆材２１で覆われて、被覆材２１に孔があいていない状態であるとベルト走行時に高いトルクを受けたり、衝撃を受けたりしても被覆材２１が破壊されにくく高負荷伝動ベルトの寿命を長いものにすることができる。
【００２６】
ここでインサート材２０というのは、それだけでほぼブロック２の形状を呈する骨組的なものことを指し、例えば合成樹脂素材中に配合する形で加える短繊維やウィスカなどの補強材を添加することはインサート材２０を埋設することを意味するものではない。インサート材２０は、ブロック２の耐側圧性や曲げ剛性を持たせる部分となるインサート材２０であり、素材としては熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、アルミニウム合金、マグネシウム合金セラミックス、セラミックスとアルミニウムとの複合材料、炭素繊維強化樹脂や鉄などの素材が挙げられる。
【００２７】
耐側圧性や曲げ剛性を持たせるという面では金属材料が好ましく、金属材料の中ではアルミ合金の弾性率が７０００ｋｇｆ／ｍｍ２で比重が２．８であるのに対し、鉄は弾性率が２２０００ｋｇｆ／ｍｍ２で比重が７．８であり、強度的には鉄を用いるほうが高いといえるが、高速で回転するベルトにとって、ベルト重量は寿命に大きく影響を与えるため軽量化の面で有利なアルミ合金を用いることが好ましい。
【００２８】
またベルトの軽量化という面では樹脂材を用いることが好ましい。インサート材２０に用いることができる熱可塑性樹脂としては、ナイロン４６、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン９Ｔなどのポリアミド樹脂、その他ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトンなどを挙げることができ、それらの樹脂に炭素繊維、ポリアミド繊維、セルロース、綿、アラミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ポリアリレート繊維、ガラス繊維、金属繊維などの長繊維、短繊維を配合したものも用いることができる。
【００２９】
樹脂への繊維の配合量は、１５〜１１０質量％の範囲とすることが好ましい。１５質量％未満であると繊維を配合することによる補強効果がほとんど得られず、１１０質量％を超えると、成形が困難になるとともに硬度は上がるが靭性が低下してブロックの耐衝撃性の面では低くなるので好ましくない。
【００３０】
熱硬化樹脂を用いる場合は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂などを用いることができ、その中でもフェノール樹脂を用いることが曲げ強度などの物性の面、またコストの面で有利である。またジアリルフタレート樹脂は耐熱性に優れていることから、自動車のエンジンルーム内などの高温環境下においてより高い耐久性を発揮できる。さらにジアリルフタレート樹脂自身が成形収縮の少ない樹脂であり、ブロック成形後の収縮量が少なくより正確な寸法を出せるのでベルト走行時における騒音の低減や更には長寿命化にもつなげることができる。
【００３１】
また、これらの熱硬化性樹脂にも補強材として繊維を配合することが可能であり、繊維としては炭素繊維、ポリアミド繊維、セルロース、綿、アラミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ポリアリレート繊維、ガラス繊維、金属繊維などの長繊維、短繊維を挙げることができる。配合量としては１５〜１１０質量％の範囲とすることが好ましく、１５質量％未満であると繊維を配合することによる補強効果がほとんど得られず、１１０質量％を超えると、成形が困難になるとともに硬度は上がるが靭性が低下してブロックの耐衝撃性の面では低くなるので好ましくない。
【００３２】
被覆材２１を所定の箇所に配置する場合、ブロック２の大きさよりもひと回り小さい金属材料からなるインサート材２０を用いてそのほぼ全面を被覆材２１で被覆したものを用いると、部分的に被覆材２１を被覆配置したものに比べて、被覆材２１の剥離などの問題が発生しにくいので好ましい形態ということができる。ただし、全面といっても製造工程の上で射出成形にて被覆材２１を被覆する際にインサート材２０を固定し位置決めするために金型に接触しているところは、被覆材２１が被覆されずにインサート材２０が露出する箇所となる。本発明ではそのようなインサート材２０の位置決め部を片方のビームのみに設けることで位置決め部２２のないビームにおける被覆材２１の強度向上を図っている。
【００３３】
更に、インサート材２０に貫通孔や凹部などの空所２３を設けて、被覆材２１をその中に入り込ませることによって被覆材２１をインサート材２０に物理的に固定する効果が生まれることからより強固に固定することができ、被覆材２１の破損の防止効果も高くなる。
【００３４】
インサート材２０を被覆するブロック２の被覆材２１として用いることができるのは、具体的には硬度９０°ＪＩＳ  Ａ以上の硬質ゴム、硬質ポリウレタン樹脂、液晶樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、メタアクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂等のゴムや合成樹脂が用いられる。等の合成樹脂が用いられる。しかし、これらの中でも硬質ポリウレタン樹脂、液晶樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂は耐衝撃性に劣るところがあり、割れが発生しやすいので本発明の補強桟２２による補強が好ましい。
【００３５】
本発明では前述のようにブロック２を形成する被覆材２１中に繊維状の補強材やウィスカ状の補強材を配合することは可能であり、繊維状の補強材は１５〜４０重量％の範囲で配合する。１５重量％未満であると補強効果が少なくブロックの耐摩耗性が十分でないなどの問題があり、４０重量％を超えると樹脂への配合が困難になったり射出成形が困難になったりするなどの問題があるので好ましくない。
【００３６】
合成樹脂に配合する繊維状補強材としては、アラミド繊維、炭素繊維、ガラス繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維などを挙げることができる。その中でも前記のブロックを構成する樹脂で好ましい例であるナイロン４６と炭素繊維を組み合わせて用いることによって炭素繊維がナイロン４６の吸水性の欠点を改善し、剛性を大幅に向上させることができて、且つナイロン４６の有する耐摩耗性、耐衝撃性、耐疲労性を生かすことができるものである。炭素繊維の中でも、ＰＡＮ系炭素繊維を用いることが好ましい。また、炭素繊維と組み合わせてアラミド繊維を配合することによってブロックの靭性が向上し、耐摩耗性や、耐衝撃性を一層向上させることができる。
【００３７】
また、前記繊維状補強材として上記の有機繊維のほかにも酸化亜鉛ウィスカ、チタン酸カリウムウィスカ、ホウ酸アルミニウムウィスカなどの無機繊維を配合してもよい。
【００３８】
このような材料構成とすることによって、プーリと接する際に受ける側圧にも十分に耐えうる剛性、靭性等の強度を有するとともに、耐摩耗性に優れ、更には、摩擦時に発生する熱に対しても強いブロックとすることが可能となり、プーリから受ける動力を効率よくセンターベルト３ａ、３ｂに引張力として伝えることができ、引張伝動式の高負荷伝動ベルトを構成することができる。
【００３９】
なお、これらの他に、二硫化モリブデン、グラファイト、フッ素系樹脂から選ばれてなる少なくとも一つを混入することによってもブロック２の潤滑性を向上させることができる。フッ素系樹脂としては、ポリ４フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化エチレンプロピレンエーテル（ＰＦＰＥ）、４フッ化エチレン６フッ化プロピレン共重合体（ＰＦＥＰ）、ポリフッ化アルコキシエチレン（ＰＦＡ）等が挙げられる。
【００４０】
また、インサート材２０をエポキシ系接着剤などで接着処理を施すことによって、インサート材２０と被覆材２１との強度をより強化することができる。
【００４１】
ブロック２の下ビーム９は屈曲を許容しベルトがプーリに巻きかかることができるようにしなければならず、ベルト走行方向の前後面の少なくともいずれか一方に傾斜面を設けている。傾斜面を設けることによってブロック同士が緩衝することなくベルトが屈曲することができる。
【００４２】
ここでブロック２の製造方法について説明する。ブロック２は金型Ｋ内に予めインサート材２０を配置した状態で溶融樹脂を射出成形するインサート成形によって製造される。図５に示すようにインサート材２０を一方の金型Ｋ内に配置する。インサート材２０は下ビーム側の位置決め部２２の位置で金型Ｋに支えられ位置決めされている。また、金型Ｋを閉じた状態でもインサート材２０の上ビームは金型Ｋには一切接触しておらず、インサート材２０周囲は被覆材２１を形成するためのキャビティＣとなっている。
【００４３】
そして、金型Ｋの上方には例えばインサート材２０を配置した場所の中央付近に溶融樹脂を射出するゲートＧを有しており、そこから射出した溶融樹脂の射出力によってインサート材２０の下ビームにある位置決め部２２を金型Ｋに押さえつけることによってインサート材２０の位置を固定しつつキャビティＣを溶融樹脂で満たす。冷却して脱型することによって下ビーム９のみに位置決め部２２を有し上ビーム８は完全に被覆材で被覆された高負荷伝動ベルト用ブロック２を製造することができる。
【００４４】
センターベルト３ａ、３ｂのエラストマー４として使用されるものは、クロロプレンゴム、天然ゴム、ニトリルゴム、スチレン−ブタジエンゴム、水素化ニトリルゴムなどの単一材またはこれらを適宜ブレンドしたゴムあるいはポリウレタンゴム等が挙げられる。そして、心体５としてはポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、スチールワイヤ等から選ばれたロープが用いられる。また、心体５はロープをスパイラル状に埋設したもの以外にも、上記の繊維の織布、編布や金属薄板等を使用することもできる。
【００４５】
次に本発明の効果を確認するために、本発明の実施例となるベルトと比較例となるベルトを作成して比較試験を行った。
【実施例１】
【００４６】
実施例１としては図１に示すような形状でピッチ幅が１８ｍｍ、ピッチ周長が６９０ｍｍ、ブロックピッチが３ｍｍであり、インサート材はナイロン６６にガラス繊維を５０重量％配合した樹脂からなり、被覆材としてはフェノール樹脂に炭素繊維を配合したものを用いたベルトを作成した。なお、下ビームには位置決め部が存在するが上ビームには位置決め部がないブロックとしている。表1に示す走行条件で走行させて耐久試験を行った。結果を表２に示す。
【比較例１】
【００４７】
比較例１としては、上ビーム、下ビームともに位置決め部が存在するブロックとしている以外は実施例１と同じ構成のベルトを作成した。表1に示す走行条件で走行させて耐久試験を行った。結果を表２に示す。
【００４８】
【表１】
2005147378.tif 000003
【００４９】
【表２】
2005147378.tif 000004
【００５０】
表２の結果からわかるように、比較例１では上ビームの被覆材の破損が原因になって２１５ｈｒでベルトの寿命の寿命となっているのに対して実施例１では３００ｈｒ走行しても破損は見られず期待した効果が得られている。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
ベルトに装着したブロックの破損によるベルトの寿命を延ばすことができ、自動車や自動二輪車、農業機械の無段変速装置など、プーリの有効径が変化し大きなトルクを伝達するようなベルトとして適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の高負荷伝動ベルトの要部斜視図である。
【図２】本発明の高負荷伝動ベルトの側面図である。
【図３】本発明の高負荷伝動ベルトの断面図である。
【図４】本発明の別の例を示す高負荷伝動ベルトの断面図である。
【図５】本発明のブロックを成形しているところの概要図である。
【符号の説明】
【００５３】
１    高負荷伝動ベルト
２    ブロック
３ａ  センターベルト
３ｂ  センターベルト
４    エラストマー
５    心体
６    側面
７    側面
８    上ビーム
９    下ビーム
１０  ピラー
１１  溝
１２  溝
１３  溝上面
１４  溝下面
１５  凹条部
１６  凹条部
１７  凸条部
１８  凸条部
２０  インサート材
２１  被覆材
２２  位置決め部
２３  空所
Ｋ    金型
Ｇ    ゲート
Ｃ    キャビティ
【図１】
2005147378.tif 000005
【図２】
2005147378.tif 000006
【図３】
2005147378.tif 000007
【図４】
2005147378.tif 000008
【図５】
2005147378.tif 000009